T. C.
FIRAT ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ
İÇ HASTALIKLARI ANABİLİM DALI
ENDOKRİNOLOJİ VE METABOLİZMA HASTALIKLARI BİLİM DALI
PERİNATAL DÖNEMDE OLUŞTURULAN DENEYSEL
HİPOTİROİDİ VE TİROTOKSİKOZUN NÖRAL PLASTİSİTE
VE ÖĞRENMEYE ETKİSİ
Dr. YUSUF ÖZKAN YAN DAL UZMANLIK TEZİ
TEZ YÖNETİCİSİ Doç. Dr. RAMİS ÇOLAK
2006 ELAZIĞ
DEKANLIK ONAYI
Prof. Dr. Özge ARDIÇOĞLU
DEKAN
Bu tez Uzmanlık Tez standartlarına uygun bulunmuştur. Doç. Dr. Ramis ÇOLAK
Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları Bilim Dalı Başkanı
Tez tarafımdan okunmuş, kapsam ve kalite yönünden Uzmanlık Tezi olarak kabul edilmiştir.
Doç. Dr. Ramis ÇOLAK Danışman
Uzmanlık Sınavı Jüri Üyeleri
Doç. Dr. Ramis ÇOLAK ………..
Prof. Dr. Emir DÖNDER ………..
Prof. Dr. Hatice Sebile DÖKMETAŞ ……….. Prof. Dr. Ersin AKARSU ……….. Doç. Dr. Tevfik SABUNCU ………..
Bu tez Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (FÜBAP) yönetim birimi başkanlığı tarafından 1132 numaralı proje ile desteklenmiştir.
TEŞEKKÜR
Uzmanlık eğitimim sürecinde ve tezimin hazırlanması esnasında benden yardım ve desteklerini esirgemeyen Doç. Dr. Ramis ÇOLAK, Fizyoloji Anabilim Dalı öğretim üyesi Prof. Dr. Gıyaseddin BAYDAŞ ve tüm fizyoloji çalışanlarına, İç Hastalıkları Anabilim Dalında görev yapan tüm değerli hocalarıma, asistan arkadaşlarıma, eşime ve Elif Eslem’ime teşekkürlerimi sunarım.
İÇİNDEKİLER Sayfa no 1. ÖZET 1 2. ABSTRACT 3 3. GİRİŞ VE AMAÇ 5 4. GENEL BİLGİLER 7
4.1. Tiroid Bezi: Embriyoloji, Anatomi ve Fonksiyonları 7
4.2. Hipotalamo-Hipofizer-Tiroid Aksı 8
4.3. Gebelik ve Tiroid Hastalıkları 9
4.3.1. Gebelik ve Hipertiroidizm 10
4.3.2. Gebelik ve Hipotiroidizm 10
4.4. Ratlarda Tiroid Bezinin Gelişimi 11
4.5. Tiroid Hormonu ve Merkezi Sinir Sistemi Gelişimi 11 4.5.1. İnsan ve Deney Hayvanlarında Tiroid Bezi ve Merkezi
Sinir Sisteminin Gelişimi 11
4.5.2 Merkezi Sinir Sisteminde Tiroid Hormon
Reseptörlerinin Ontogenezisi 14
4.5.3. Tiroid Hormonu Tarafından Beyin Gen
Ekspresyonunun Düzenlenmesi 15
4.5.4. Tiroid Hormonu Tarafından Myelinasyonun Kontrolü 15 4.5.5. Tiroid Hormonu Tarafından Hücre Migrasyonunun
(Göçünün) Kontrolü 16
4.5.6. Tiroid Hormonu Tarafından Nöral Hücre
Farklılaşmasının Kontrolü 17
4.5.7. Tiroid Hormonu Tarafından Hücre
Sinyalizasyonunun Regülasyonu 18
4.6. Hücre Adezyon Molekülleri 19
4.6.1. Sinir Hücresi Adezyon Moleküllerinin Yapısı ve
Özellikleri 21
4.6.2. Öğrenme ve Hafızanın Şekillenmesinde Nöral Hücre
4.7. Sinaptik Plastisite 24
4.7.1. Sinaptik Plastisite ve PSA-NCAM 25
4.7.2. Sinaptik Plastisite ve LTP 26 4.8. Hipokampus 27 4.9. Öğrenme ve Belle k 28 5. MATERYAL METOT 31 5.1. Deney Hayvanları 31 5.2. Deneysel Uygulamalar 31
5.3. Morris Water Maze Testi (Su tankı testi) 32
5.4. Hipokampus Örneklerinin Alınması 33
5.4. Hipokampus Örneklerinin Hazırlanması 33
5.6. Sds-Poliakrilamid Jel Elekroforezi (Sds-Page) 33 5.7. Hipokampus Örneklerinin SDS-PAGE İle Analizi 36
5.7. Western Blot Yöntemi 37
5.9. Hipokampus Örneklerinin Western Blot İle Analizi 38
5.9. İstatistik 40 6. BULGULAR 41 7. TARTIŞMA 46 8. KAYNAKLAR 52 9. ÖZGEÇMİŞ 70
TABLO, ŞEKİL ve GRAFİKLER LİSTESİ
Sayfa no
Şekil.4.1. Hipotalamo-hipofizer-tiroid aksı. 9
Şekil.4.2. Üç majör NCAM izotipinin genel yapıları. 22
Şekil.4.3. Homofilik NCAM moleküllerinin polisializasyonu, homofilik bağlanma ile PSA-NCAM kompleksinin
oluşması. 23
Tablo.5.1. Deney hayvanlarına verilen yemin bileşimi 31 Tablo.6.1. Çalışma gruplarının tiroid hormon düzeyleri. 41
Tablo.6.2. Deney gruplarının ortalama vücut, total beyin
ağırlıkları ve ortalama beyin hacimleri. 42 Tablo.6.3. Water Maze Testi: her üç grubun günlerdeki
ortalama platformu bulma süreleri. 42
Grafik.6.1. Water Maze Testi: Her üç grubun günlerdeki
ortalama platformu bulma süreleri. 43
Grafik.6.2. Deneklerin probe testte platformun olduğu kısımda
kaldıkları süre. 43
Grafik.6.3. Hipokampusda NCAM moleküllerinin alt
izoformlarının rölatif yoğunlukları. 44 Şekil.6.1. Western Blot yöntemi ile beyin dokusunda NCAM
KISALTMALAR TH :Tiroid Hormonu
NCAM :Neural Cell Adhesion Molecule TSH :Tiroid Stimulating Hormon TRH :Tirotiropin Releasing Hormon MSS :Merkezi Sinir Sistemi
MAP :Microtubule-Associated Proteinler RC3 :Neurogranin
1. ÖZET
PERİNATAL DÖNEMDE OLUŞTURULAN DENEYSEL HİPOTİROİDİ VE TİROTOKSİKOZUN NÖRAL PLASTİSİTE VE ÖĞRENMEYE ETKİSİ
Tiroid hormonu santral sinir sistemi gelişiminde çok önemli rol oynamaktadır. Beyin gelişiminin kritik dönemlerinde tiroid hormonu yokluğu glial hücrelerin ve nöronların maturasyonunda gecikmeye neden olmaktadır. Maternal hipotiroidizmde psikomotor gelişme geriliği olduğu, çocukların IQ’lerinde belirgin bir gerilik olduğu bilinmektedir. Çalışmalar hücre adezyon moleküllerinin beyin gelişimi ve sinaptik plastisite de önemli görevlerinin olduğunu ortaya koymaktadır. Nöronal plastisitenin beyin fonksiyonlarından öğrenme ve hafıza formasyonunda önemli rolü vardır. Kortikal nöronların farklılaşması ve sinaptik plastisitenin aktivite artışı için sinir hücresi adezyon moleküllerinin güçlü bir şekilde salınımı gerekmektedir. Tiroid hormonu eksikliğinde adezyon moleküllerinin sentez ve salınımında anormallikler olduğu bildirilmektedir.
Maternal hipotiroidi, hipertiroididen daha sık karşılaşıldığı için araştırmalar hipotiroidi üzerine yoğunlaşmıştır. Ancak maternal hipotiroidinin hücre adezyon molekülleri üzerine etkisini araştıran çalışmalar çok azdır. Gebelik sırasında maternal tiroid hormonlarının artışı preeklampsi, erken doğum ve düşük doğum ağırlığı riskini artırmaktadır. Ancak hipertiroidinin nöral plastisite ve öğrenme üzerine etkisini araştıran yeterli sayıda çalışma yoktur.
Çalışmamızda gebeliğinin başlangıcından doğumdan sonraki iki haftaya kadar hipotiroidi ve tirotoksikoz oluşturulan ratların yavrularında annedeki tiroid disfonksiyonunun nöral plastisite ve öğrenmeye olan etkisini araştırmayı amaçladık.
Deneysel uygulama için; çalışmaya annesi deneysel olarak hipotiroidi (n:5), tirotoksikoz (n:5) oluşturulmuş yavru ratlar ile annesi normal olan 5 yavru rat alındı. Öğrenme için, farelerde yaygın olarak kullanılan ve kabul gören Morris Water Maze testi kullanıldı. Nöral hücre adezyon molekülleri ise Western Blot yöntemi ile çalışıldı.
Kontrol grubunda ve tirotoksikoz grubunda öğrenmenin 1. günden 5. güne doğru giderek arttığı gözlendi. Kontrol grubunda ve tirotoksikoz grubunda tüm deney hayvanları ilk günden itibaren platformu buldular. Hipotiroidi grubunda 1. ve 2. gün sadece bir deney hayvanı platformu buldu. 3. ve 4. günde 2 denek platformu buldu. 5. gün ise 3 denek platformu buldu. Zaman olarak değerlendirildiğinde günden güne yeterli öğrenmenin olmadığı gözlendi.
NCAM izoformlarının rölatif yoğunlukları (NCAM120, NCAM140, NCAM180), kontrol ve tirotoksikoz grubunda benzer oranda tespit edildi. NCAM120, NCAM140 düzeyleri hipotiroidi gurubunda kontrol ve tirotoksikoz grubu ile benzer bir oranda tespit edilirken, NCAM180 hipotiroidi grubunda kontrol ve tirotoksikoz grubuna göre istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde daha yüksekti.
Çalışmamızın sonuçları maternal TH yetersizliğinin santral sinir sisteminin maturasyonunu önlediği, öğrenme ve hafıza yetersizliğine neden olduğunu göstermektedir. Çalışmamız NCAM’ın izoformlarının ekspresyonunun değiştiğini ortaya koymaktadır. Annesi hipotiroidi olan yavru ratların beyin gelişiminde ciddi gerilik olduğu, öğrenme ve hafızayı pekiştirme fonksiyonlarının kontrol grubundan daha geri olduğu görülmektedir. Sonuç olarak annede mevcut olacak bir tiroid disfonksiyonunun yavruda ciddi bir şekilde psikomotor gelişimi etkileyeceği açıktır.
Anahtar kelimeler: Maternal tiroid disfonksiyonu, nöral plastisite, NCAM ve öğrenme
2. ABSTRACT
THE EFFECTS OF EXPERIMENTAL PERINATAL
HYPOTHYROIDISM AND THYROTOXİCOSİS ON NEURAL PLASTICITY AND MEMORY
Thyroid hormone has a crucial role at development of central nervous system. At the critical phase of brain development, absence of thyroid hormone leads to delay in maturation of glial cells and neurons. It is well known that at the presence of maternal hypothyroidism, psychomotor improvement of children and the level of IQ stay behind. Studies pointed out that cell adhesion molecules have very important roles on growing of brain and synaptic plasticity. Neural plasticity has important roles upon function of brain, learning, and formation of memory. For differentiation of cortical neurons and increasing the activities of synaptic plasticity, the powerful secretion of adhesion molecules of nerve cells are required. It is known that absence of thyroid hormone causes to abnormalities at synthesis and release of adhesion molecules.
Investigators have been focused upon maternal hypothyroid then hyperthyroid because hypothyroid is more common. However, studies investigating the effect of hypothyroidism upon neural cell adhesion molecules are scarce. At the period of pregnancy the increment in maternal thyroid hormones increases the risk of preeclampsia, pre-term delivery and low birth weight. But there aren’t enough researches about the effect of hyperthyroidism on neural plasticity and learning.
In our study we aimed to point out the effects of maternal thyroid dysfunctions upon neural plasticity and learning of newborn animal during the whole period of pregnancy and two weeks after the term.
For experimental practising; fifteen newborn rats were taken; five mother with normal thyroid functions, five with hypothyroidism and five with thyrotoxicosis. For learning test, a widely used and accepted test, the Morris
Water Maze test, was used. Neural cell adhesion molecules were studied by the method of Western Blot.
At the control and thyrotoxicosis group it was seen that learning increases day by day from first day to fifth day. The control and thyrotoxicosis groups found the platform starting from the first day. In hypothyroid group, only one animal found the platform in first two days. In third and fourth day two animals found the platform and the fifth day three of animal found the platform. And it was understood that sufficient learning day by day was not realized.
Relative intensity of NCAM izoforms (NCAM120, NCAM140, and NCAM180) were comparable in control and thyrotoxicosis group. The rates of NCAM120, NCAM140 determined were similar in the entire group, but NCAM180’s level determined was higher in the hypothyroid group then the others.
Results of our study show that the insufficiency of maternal thyroid hormone prevents the maturation of central neural system and causes the incapacities of learning and memory. Our study points out that the expressions of NCAM izoforms changed. The brain of young rats with a hypothyroid mother was not well developed, and learning and the enhancement of memory functions were worse then the control group. Finally it is obvious that the maternal thyroid effects the young animal’s psychomotor developments badly.
Key words: Maternal thyroid dysfunctions, neural plasticity, NCAM and learning.
3. GİRİŞ VE AMAÇ
Tiroid hormonu (TH:Triiyodotironin-T3 ve Tiroksin-T4) santral sinir sistemi gelişiminde çok önemli rol oynamaktadır (1-4). İnsanlarda şiddetli TH eksikliği kretenizm denen mental retardasyon ve nörolojik gelişim geriliği ile seyreden ciddi bir hastalığa yol açmaktadır (5). Beyin gelişiminin kritik dönemlerinde TH yokluğu glial hücrelerin ve nöronların maturasyonunda gecikmeye, dentritik çıkıntıların anormal dağılımına, sinaptik densitenin azalmasına, myelinizasyon defektine ve olfaktor bulbus ve hipokampusda hücrelerin sayı olarak azalmasına neden olmaktadır (6). Hipotiroid beyinde serebeller granül hücrelerinin migrasyonunda gecikme, Purkinje hücrelerinin lokalizasyonunda ve dallanmasında azalma ve serebral korteksin normal laminasyonunda değişiklikler meydana gelmektedir (1,7).
TH etkisini gen ekspresyonu yaparak göstermektedir. Etki ettiği reseptörler büyük bir gen ailesinin subgrubudur. Beyin genlerinin bir kısmının tiroid hormonları tarafından regüle edildiği gösterilmiştir. Bunlar majör myelin proteinlerinin, sitoskletal ve mitokondrial proteinlerin, nörotrofinlerin ve diğer reseptörlerin kodlanmasını içermektedir (3,8). Son zamanlarda santral sinir sistemindeki hücre adezyonunda görev alan iki önemli molekülün ekspresyonunundaki değişiklikler gösterildi. Bunlar sinir hücre adezyon molekülü (Neural Cell Adhesion Molecule-NCAM) ve tenascin-C’dir (9,10). Bu proteinler nöronal migrasyonda çok önemli görev almaktadırlar (11). NCAM’ın, yetişkin beyinlerinde, beyin gelişimi ve sinaptik plastisite esnasında beyin dokusu gelişimini düzenlediği bildirilmektedir (12-14).
Hipokampus, başta öğrenme ve bellek olmak üzere zihinsel süreçlere çok önemli bir şekilde katılır, yüksek düzeyde işlevsel ve yapısal plastisite gösterir (15). Plastisite sinir hücrelerinin içinde bulundukları patolojik duruma göre kendilerini ayarlamaları anlamına gelmektedir. Hipokampus, doğum sonrası ve yetişkin hipotiroidizmine seçici bir hassasiyet sergilemektedir. Sinaptik etkinliğe bağlı olarak gen ekspresyonu düzenlemesinin yetişkin hipo ve hipertiroid ratların hipokampusun da değişiklik oluşturduğu gösterilmiştir (16).
Maternal hipotiroidi, hipertiroididen daha sık karşılaşıldığı için araştırmalar hipotiroidi üzerine yoğunlaşmıştır (17,18). Gebelik sırasında maternal
tiroid hormonlarının artışı preeklampsi, erken doğum ve düşük doğum ağırlığı riskini artırmaktadır (19). Ancak hipertiroidinin nöral plastisite ve öğrenme üzerine etkisi fazla araştırılan bir konu değildir. Ratlarda yapılan çalışmalarda maternal hipertiroidinin fetoplasental ve neonatal büyümeyi stimüle ettiği bildirilmektedir (20). Fakat kronik hipertiroidinin rat beyin gelişimi üzerine etkisi çalışılmamıştır.
Biz araştırmamızda gebeliğinin başlangıcından doğumdan sonraki iki haftaya kadar hipotiroidi ve tirotoksikoz oluşturulan ratların yavrularında bu hastalıkların nöral plastisite ve öğrenmeye olan etkisini araştırmayı amaçladık.
4. GENEL BİLGİLER
4.1. Tiroid bezi: Embriyoloji, Anatomi ve Fonksiyonları
Tiroid bezi, intrauterin hayatta ilk gelişen endokrin bezdir. Fertilizasyondan yaklaşık 24 gün sonra ilkel farinks tabanında, median bir endoderm kalınlaşmasından oluşmaya başlar. Bu kalınlaşmadan kısa bir süre sonra küçük bir divertikülüm-tiroit divertikülü- oluşur. Embriyo ve dil büyürken tiroit bezi taslağı, gelişen hyoid ve larinks kıkırdaklarının ventralinden geçerek aşağıya iner. Başlangıçta tiroid divertikülünün içi boştur. Fakat kısa bir sürede gelişmekte olan 2. ve 3. trakea halkalarının önünde istmus ile birbirine bağlı sağ ve sol loblara ayrılmış, solit bir yapı halini alır. Gebeliğin 7. haftasında tiroid bezinin tam şeklini aldığı ve genellikle boyundaki erişkin konumuna ulaştığı tahmin edilmektedir. Gebeliğin 11. haftasında tiroid foliküleri görülmeye başlar ve iyot konsantrasyonu ve tiroid hormon sentezi gösterilebilir. Gebeliğin 12. haftasında fetal serumda tiroidi sitümüle edici hormon (TSH), T3 ve T4 tespit edilebilir (21-23).
Gebeliğin 12. haftasında fetal serumda TSH düzeyi 3-4 mU/L aralığındadır. İkinci ve 3. trimesterde yavaş yavaş artarak doğumda 6-8 mU/L düzeyine ulaşır. Eğer 2. veya 3. trimesterde anneye Tirotiropin Releasing Hormon (TRH) verilecek olursa fetal dolaşımda TSH düzeylerinin arttığı görülür (24). Bu durum gebeliğin 25. haftasında gösterilebilir. Bu da bize gebeliğin 25. haftasından sonra hipotalamo-hipofizer aksın çalışmaya başladığını göstermektedir.
En erken organoid yapılanma intrauterin yaşamın 9. haftasında başlar. Bu yapılanma folliküler taslak hücrelerinin oluşturduğu kordon ve kümeler şeklindedir. Daha sonra 10. haftada başlayan lümen formasyonu, folikül hücrelerinin ortasında küçük boşluklar şeklindedir. Kolloidin follikül boşluğunda görülmesi ise gelişimin 12. haftasında meydana gelir. Tek sıralı olgun follikül hücreleri ile döşeli tiroglobulin içeren kolloidle dolu gelişmiş follikül yapılarından oluşan tiroid glandı morfolojisi gelişimin 14. haftasında meydana gelmiş olur. Erişkin dönemde normal bir tiroid glandını oluşturan folliküller oval yuvarlak şekilli olup yaklaşık 200 µm çapındadır. Follikül tek sıralı epitel hücreleriyle döşelidir (24,25).
Tiroid bezi, boynun ön kısmında, at nalı şeklinde iki yan lobu ve bunları birleştiren bir istmusu bulunan bir iç salgı bezidir. İstmus, krikoid kıkırdağının altında, tiroid kıkırdağı zirvesi ile jugulum ortasındadır. Larinks ve trakeanın kıkırdak dokularının ön ve yan kısımlarını örter, gevşek bir bağ dokusu ile bu yapılara bağlıdır. Normal bireylerde tiroidin ağırlığı yaş, vücut ağırlığı, diyetle alınan iyot miktarı gibi faktörlere bağlı olmakla birlikte, yaklaşık olarak 15-20 gramdır. Her bir lobun uzunluğu; 3.5-4.5 cm, genişliği; 1.5-2 cm, derinliği; 1-1.5 cm’dir (25).
Tiroid bezi insan vücudundaki endokrin organların en büyüğüdür. Başlıca fonksiyonu tiroid hormonlarının salgılanmasıdır. Tiroid bezinden salgılanan tiroid hormonlarının büyük bir kısmını L-tiroksin (T4) oluşturmaktadır. Ayrıca az miktarda 3,5,3’-triiodo-L-Troksin (T3) salgılanmaktadır. Esas etkili olan hormon T3’dür. T4’ün daha az aktif ve T3’ün bir prekürsörü olduğu kabul edilmektedir. Plazmada T3 ve T4 genellikle bir proteine bağlı olarak taşınırlar. Bu proteinler tiroksin bağlayan globülin (% 70’ini taşır), tiroksin bağlayan prealbümin (% 20’sini taşır) ve albümindir (% 10’unu taşır). Tiroid hormonları vücuttaki bir çok metabolik süreci etkilemektedir. Normal büyüme ve gelişmenin devam etmesi, enerji ve ısı üretimi başta olmak üzere çok çeşitli homeostatik mekanizmaların düzenlenmesinde rol alır (25).
4.2. Hipotalamo-hipofizer-tiroid aksı
Hayvan deneyleri ve insan çalışmalarında tiroid ile hipofiz ve hipotalamus arasında işlevsel olarak yakın bir ilişki olduğu ortaya konulmuştur. Hipotalamustaki supraoptik ve supventriküler nükleusdaki nöronlarca sentez edilip salgılanan TRH ön hipofize etki ederek TSH sentez ve salınımını stimüle etmektedir. TSH ise tiroid bezine etki ederek hücre büyümesi, tiroid hormonlarının sentez ve salınımını uyarmaktadır. Tiroid hormonları ise hipofizden TSH salınımını inhibe eder, ayrıca hipotalamusdan TRH sentez ve salınımı üzerine inhibitör etkileri vardır. TSH salınımı üzerine akut inhibitör etkisi olan hormon hipofiz içerisinde ki serbest T3’tür. Bu serbest T3 dolaşımdaki serbest T3’ün hipofize girmesi yada hipofizde serbest T4’den dönüşüm yolu ile oluşmaktadır (26).
Şekil.4.1:Hipotalamo-hipofizer-tiroid aksı (26 no’lu kaynaktan uyarlanmıştır).
4.3. Gebelik ve Tiroid Hastalıkları
Üreme çağındaki kadınlarda, tiroid bezi hastalıklarına oldukça sık rastlanmaktadır. Gebelik sırasında oluşan hormonal değişiklikler, tiroid fonksiyon testlerini etkileyebilmektedir. Ayrıca gebelik sırasında görülen hipermetabolik durum klinik olarak tiroid bezi hastalıklarını taklit edebilmektedir. Gebeliğin tiroid bezi hastalıklarının gidişini etkileyebileceği gibi tiroid hastalıklarının da gebeliğin seyrini, fetüsü ve yeni doğanı etkileyebileceği bilinmektedir (6,7,27). Gebelik sırasında dört önemli değişiklik ortaya çıkmaktadır. Bunlar; 1) Tiroid bağlayan globülin düzeyinin artması, 2) Human koriyonik gonadotropinin artması sonucu tiroid bezinin uyarılması, 3) Plasenta kökenli enzimlerle tiroid hormonlarının periferik metabolizmalarının değişmesi, 4) Böbrek klirensinin artması ve fetüsün kullanımı nedeni ile plazma iyot düzeyinin azalmasıdır (27).
Plesanta anneden fetusa tiroid hormonlarının geçişi için kısmi engel oluşturmaktadır. TSH plesantaya geçemezken, iyot serbestçe geçebilmektedir.
(25,27). Embriyo ile yapılan çalışmalarda fetusta tiroid bezi hormon sentez ve salınımına başlamadan önce anneden fetüse yeterli miktarda T3 ve T4 geçtiği gösterilmiştir. Fetüsün tiroid bezinin işlev görmediği gebeliğin erken dönemlerinde, özellikle fetüsün santral sinir siteminin gelişmesinde, annenin tiroid hormonları çok önemli rol oynamaktadır (27).
4.3.1.Gebelik ve Hipertiroidizm
Gebelikte hipertiroidi, hipotiroidiye nazaran daha az görülmektedir. Gebelikte hipertiroidi görülme sıklığı % 0.2’dir (28). Hipertiroidinin en sık nedeni ise % 85-90 oranında Graves hastalığıdır (29). Diğer nedenler toksik multinodüler guatr, toksik adenom ve subakut tiroidit dir. Çok daha nadir olarak da hiperemezis gravidorum, mol hidatiform ve struma ovaridir (30-33). Uygun tedavi edilmeyen hipertiroidi hem anne hem de fetüs için risk oluşturmaktadır (34-36). Anne ile ilgili komplikasyonlar; düşük, plesanta ayrılması, erken doğumdur. Annede kalp yetmezliği, pre-eklampsi ve tiroid krizi gelişme riski artmıştır (19,37-39). Uygun tedavi edilmemiş olgularda, fetüs ve yeni doğanda da komplikasyonlar gelişebilmektedir. Bunlar; prematurelik, düşük doğum ağırlığı (40), yeni doğanın santral hipotiroidisi (41,42) ve yeni doğan hipertiroidisidir (43). Momotani ve Ito (44) tarafından spontan düşük (% 25.7) ve erken doğum (% 14.9) sıklığını konsepsiyonda hipertiroidisi olan annelerde, ötiroid olanlara göre daha yüksek olduğu (% 12.8 ve % 9.5) rapor edildi. Gebeliğinin üçüncü trimesterinde hipertiroidisi olan kadınlarda düşük doğum ağırlıklı bebek doğurma riski diğer faktörlerden bağımsız olarak 4.1 kat daha yüksek olduğu bildirilmiştir (38).
4.3.2. Gebelik ve Hipotiroidizm
Hipotiroidizmli kadınlarda anovulasyon sık görülen bir anormalliktir. Bu yüzden tedavi edilmemiş hipotiroidili kadınların gebe kalmasının az olduğu düşünülmektedir. Gebe kalanlarda ise düşük riski çok yüksektir. Hem klinik hem de subklinik hipotiroidi üreme çağındaki kadınlarda % 0,3 ile % 2,9 oranında görülmektedir (45-48). Tedavi edilmemiş hipotiroidili olgularda gebelikte çeşitli komplikasyonlar görülebilir. Bu komplikasyonlar; preeklampsi, erken plesanta ayrılması, düşük doğum ağırlığı, düşükler, ölü doğum, prenatal mortalite, konjenital malformasyonalar, gebeliğin indüklediği hipertiroidi, postpartum kanama ve fetal distres gibi ciddi problemlerdir (49-52). Bir çok çalışma annede
hipotiroidi olmasının ister klinik ister subklinik olsun çocuğun santral sinir sistemi gelişimini olumsuz yönde etkilediğini göstermiştir (53-55).
4.4. Ratlarda Tiroid Bezinin Gelişimi
Rat gebeliği yaklaşık 21 gün sürmektedir. Fetal hayatın 9.5-10. gününde tiroid divertikülümü görülmektedir (56-58). Bundan yaklaşık 5-5.5 gün sonra yani fetal hayatın 15-15.5. gününde dolaşımda TSH düzeyi artmaktadır. Bu günlerde iyodun fikse edildiği ve tiroidde hormon sentezinin başladığı tespit edilebilmektedir (59).
4.5. Tiroid Hormonu ve Merkezi Sinir Sistemi Gelişimi
4.5.1. İnsan ve Deney Hayvanlarında Tiroid Bezi ve Merkezi Sinir Sisteminin Gelişimi
Merkezi Sinir Sistemi (MSS) ile tiroid hormonu ilişkisinin en iyi çalışıldığı model sıçanlardır. Bu hayvan modellerinden geliştirilen kavramların pek çoğu insanlar için de uygulanabilir geçerliliği olduğu bu gün için kabul görmektedir. Bununla birlikte, ratların deneysel model olarak en önemli avantajı tam zamanında doğmuş bebeklerin aksine doğumda MSS’lerinin tiroid dokuları gibi tam gelişmemiş olup kısmen immatür olmasıdır. Bundan dolayı, insanda 3. gestasyon döneminin sonlarında gerçekleşen olaylar ratlarda doğumdan sonraki ilk 2-3 hafta boyunca olmaktadır. Bu iki tür arasında geçerli karşılaştırmalar yapabilmek için tiroid bezinin gelişimi ile tiroid fonksiyon gelişimi arasındaki farklılıkların dikkate alınması gerekmektedir (60).
Tiroid gelişimi ile dolaşımdaki tiroid hormonu bakımından insan ve ratlar arasındaki en büyük farklılık, ratlarda fetüs için tiroidin sadece maternal kaynaktan sağlandığı dönemin ratlarda nispeten daha uzun olmasıdır (60). Ratlarda tiroid fonksiyonu sadece doğumdan 4 gün öncesinde başlar, bundan önce yoktur. Ratlarda serebral nörogenezis ve migrasyonun tiroid hormonuna bağlı olan kısmının önemli bir bölümü maternal tiroid hormonunun etkisi altında gerçekleşir. Diğer taraftan, insanda nöronal diferansiyasyon ve sinaptogenezis ilk trimestirin sonunda gerçekleşir ve ratlarda çok daha geç olan miyelinogenezis de doğumda iyice ilerlemiştir. İnsan fetüsü daha uzun bir süre kendi kaynağına dayanacağı için, kongenital hipotiroidizmin etkileri bu iki tür arasında farklı olarak ortaya çıkacağı açıktır (60). TH bağımlı MSS gelişiminin kesin başlama
zamanı belirlenememekle beraber, nörogeneziste kritik bir dönem vardır. Bu dönemden sonra hipotiroidizmin giderilmesi beyin fonksiyonlarını normale döndüremez. Ratlarda bu dönem en azından gestasyonun 18-19. günlerindedir ancak 14-16. günlerde de görülebilir (2,61,62). İnsanlarda, kongenital hipotiroidizmli hastalarda yapılan çalışmalar normal veya normale yakın entellektüel gelişim neredeyse bütün infantlarda doğumdan hemen sonraki birkaç hafta içerisinde yeterli ve yeterince uzun süreli levotiroksin replasmanıyla sağlanabileceğini göstermiştir (61,63-66). Yukarıda da bahsedildiği gibi çok sayıda delil tiroid hormonunun, fetal tiroid bezi gelişimi başlamadan önce, erken gestasyonda MSS gelişiminde rol oynayabileceğini göstermektedir (67,68).
Hem fetal hem de maternal tiroid fonksiyonları yetersiz olduğundan dolayı endemik kretinizm, insan MSS’nde tiroid hormonu bağımlı olayları değerlendirmek için önemli bir klinik model teşkil eder. Tiroid hormon eksikliğine bağlı spesifik nörolojik bir sendrom olarak tanımlanmıştır. Bu sendromun esas özellikleri arasında mental bozukluk, sağırlık- mutizm, piramidal kanal bozukluğu, spastik dipleji veya qaudripleji ile seyreden ekstrapiramidal disfonksiyon ile tipik yürüyüş bozukluğu yer almaktadır. Bu bulgular Helpern ve Boyages (69,70) tarafından Çin ve Endonezya’da detaylı olarak tanımlanmıştır.
Piramidal disfonksiyonlar en sık olarak patellar reflekslerin artması şeklinde ortaya çıkmaktadır. Nörolojik endemik kretenizmin ekstrapiramidal bulguları arasında, rijidite, distonik postür ve bazal gangliyon lezyonlarını andıran diğer bulgulardır (53-55). Son manyetik rezonans görüntüleme çalışmalarında 3 Çinli endemik nörolojik kretenli hastada korpus striatum ve substansiya nigrada anormalliklerin gösterilmesi de bu bulguları desteklemektedir (70). Klinik özellikler bu bozuklukların tipik serebral palsiler olduğunu göstermektedir. DeLong (5) bu sistemlerde hasarın başlangıcını gestasyonun 14. haftasına bağlamış ve üçüncü trimestere kadar persistan olduğunu bildirmiştir. Bu bulgular Poharoah ve arkadaşlarının daha önceki bulguları ile uyumlu olup, iyotlanmış yağın hamileliğin 2. trimestirinden önce verilmesi durumunda kretenizmin nörolojik bulgularının ortaya çıkışını önleyebileceğini göstermiştir (71).
İkinci trimestirde tiroid hormunu bağımlı olayların bozukluğu, kochleada (gestasyonun 10-15. haftalarında gelişir) gözlenen anormallikleri, serebrokortikal
fonksiyon (gestasyonun 14-18. haftalarında gelişir) bozukluklarını ve bazal gangliyon (gestasyonun 12-18. haftalarında gelişir) bozukluklarını açıklayabilir (2,69). Maternal T4’ün komponse edemediği konjenital hipotiroidili bebeklerde endemik kretenizm bulguları görülmemektedir. Bunlar ekstrapiramidal veya piramidal hastalık göstermezler ve görülse de çok daha nadir oranda ve çok daha hafif bir duyma bozukluğu şeklinde ortaya çıkar (72,74). Bu da kongenital atiroidik hipotiroidizmli infant örneğinde olduğu gibi, endemik kretinizmli infantlarda ortaya çıkan nörolojik bozuklukların maternal T4 ile önlenebildiğine delil teşkil etmektedir. Postnatal tedaviye rağmen belirgin gelişme geriliği diğer maternal-fetal POU1F1 (eskiden Pit 1 olarak adlandırılan) yetersizliği (75) ve TSH reseptör engelleyici antikorla meydana gelen kongenital hipotirodizm (76) gibi diğer maternal-fetal hipotiroidizm modellerinde gösterilmiştir. Endemik kretenizmde gözlenen nörolojik anormalliklere benzer anormalliklerin diğer bozukluklarda da görülüp görülmediği ve ikinci trimestirden önce verilecek bir tedavinin kognitif bozuklukları normalleştirebileceği kesin olarak belli değildir.
Fetal tiroid anomalisi ile seyretmeyen maternal hipotiroidizm olgularında bile çocuğun psikomotor gelişim bozukluklarına yol açtığı, ilk defa Man ve ark. (77) tarafından fark edilmiştir. Haddow ve ark. (53) annesi hamileliğin ilk trimestirinde hipotiroidi olan 7-9 yaş arası çocuklarda 4 puanlık bir IQ düşüklüğü olduğunu tespit etmişlerdir. Bu bulgularla uyumlu olarak, Pop ve ark. (78) serbest T4 seviyeleri normalin % 10’u düzeylerinde düşük olan annelerin çocuklarında 10 aylıkken normal kişilere kıyasla ölçülebilir psikomotor bozukluklar olduğunu tespit etmişlerdir. Bu etki sadece gestasyonun 12 haftasında gözlenip 32 haftada gözlenmediğinden, araştırmacılar fetal tiroid fonksiyonunun henüz başlamadığı bu dönemde maternal tiroid hormonun gestasyonun ilk trimestirinde en önemli hormon olduğu kanaatine varmışlardır. Yukardaki iki çalışmanın aksine, Liu ve ark. (79) ikinci trimestirde hipotiroidisi düzeltilmiş olan hipotiroidili annelerin çocuklarında herhangi bir IQ bozukluğu olmadığını rapor etmişlerdir.
Sadece maternal hipotiroidizmin zayıf etkisi ile iyot yetmezliğine bağlı maternal-fetal yetmezlik kombinasyonu sonucu ortaya çıkan hipotiroidi komplikasyonları arasında fark oldukça belirgindir. Bu son durumda, ikinci trimestirden önce iyot verilmediği durumda meydana gelen etki erken dönemde
zayıf bir etki oluşurken tiroid bağımlı beyin gelişiminin çoğunun gestasyonun sonraki evrelerinde meydana geldiğine işaret etmektedir. İyot eksikliği olan popülasyonda iyot eksikliği olmayanlara göre hamilelik esnasında hipotiroidi insidansı yaklaşık 10 kat daha fazladır. Bu da bazı otörlerin bütün hamilelerde tercihen de ilk trimestirden önce rutin tiroid taraması yapılmasını tavsiye etmelerine dayanak teşkil etmektedir (80,81).
4.5.2 Merkezi Sinir Sisteminde Tiroid Hormon Reseptörlerinin Ontogenezisi
Tiroid hormonunun klasik etkisi, T3’ün nükleer reseptör ile etkileşimi ile ortaya çıkar (82). Buna göre, tiroid hormonuna bağlı olayların zaman ve lokalizasyonu hakkında bilgi edinmek için MSS’de T3 reseptör ontogenezisinin çalışılması kritik bir öneme sahiptir. İnsan fetüsü için çok kısıtlı miktarda bilgi mevcuttur. Spesifik nükleer T3 bağlanma proteinleri fetal beyinlerde gestasyonun 10. haftasında belirlenmiştir ve bu reseptörlerin düzeylerinde gestasyonun 10-18. haftalarında bir artış tespit edilmiştir (83). Bu reseptörlerle T3 arasında yüksek bir derecede saturasyon spesifik radioimmünassay ile gösterilmiştir (84). Daha yeni çalışmalar, 7-8 haftalarda alfa1, alfa 2 ve beta 1 izoformlarını kodlayan mRNA’ların varlığını göstermiştir. Reseptör proteinin varlığı ilk olarak en erken gebeliğin 7. haftasında gösterilmiş olup bu ekspresyon ikinci trimestirde artmaktadır (85).
Beyin hücrelerinde TH için önemli bir membran taşıyıcısı olan monokarboksilat transport 8 (MCT8) ilk kez 7. haftada salınır (85). Sıçanlarda fetal hayatın 13. gününde serebral kortekste T3 bağlayıcı nükleer proteinler saptanmıştır ve bu proteinler doğuma kadar artar. Bu dönemde T3 bağlama kapasitesinin yetişkinlerin yarısı kadar olduğu gösterilmiştir (86).
Tiroid hormonunun nükleer reseptörlerinin görüldüğü dönem nöroblast proliferasyonunun olduğu zamana denk gelmektedir. Deneysel çalışmalarda, bu hayvanlarda MSS gelişiminin 3. fazına girişte belirgin bir artış olduğu gösterilmiştir. Bu gelişmenin uygun bir örneği olup tiroid hormon reseptörlerinin etkisine işaret etmektedir. ß1 izoformlarındaki değişiklik serebellar purkinje hücrelerinde özellikle immünflörasan çalışmalarda gösterilmiştir. Bu değişiklik neonatal yaşamda serebrokortikal hücrelerden nispeten daha geç yapılır. Bunlar
purkinje hücre genlerinden transkript edilen T3’ ün spesifik etkileriyle korelasyon halindedir (87).
4.5.3. Tiroid Hormonu Tarafından Beyin Gen Ekspresyonunun Düzenlenmesi
TH’nun çekirdeğe etki ettiği yolağa göre, gelişim olayları üzerine olan etkileri gen ekspresyonun kontrolü ile olmaktadır. Bu açıdan hayat boyunca en az 3 tane birbirinden farklı, kısmen birbirleriyle örtüşen dönemler ayırt edilir. Ratda fetal dönemde kesinlikle tiroid hormonunun etkisi altında olan birkaç gen tanımlanmıştır. Bu genlerin çoğunluğu fetal ve postnatal dönem arasında etkilidir. TH’u ile Reelin beyin korteksinde up regülasyona uğrar, Tenascin C ve L1 ise down regülasyona uğrar. Beyinin TH’una duyarlılığının klasik peryodu postnatal döneme kadar uzanır. Bu hipotiroidizmin nöral doku yapısı ve gen ekspresyonuna olan olumsuz etkilerinin tanımlandığı dönemdir. Bu dönem boyunca birkaç gen TH’u tarafından up regülasyona ve down regülasyona uğrar. Bu genlerden bazılarının da regülatuvar bölgelerinde TH’una duyarlı elemanlar tanımlanmıştır. Juvenil ve erişkin ratlarda postnatal dönemde düzenlenen genler TH’unun etkisine birkaç istisna dışında (RC3 ve NGF gibi, bunlar erişkin hayvanlarda TH’una bağımlıdır) postnatal 25 – 30. günden sonra duyarsız hale gelmektedir (88).
4.5.4. Tiroid Hormonu Tarafından Myelinasyonun Kontrolü
Beyinin gelişiminde TH’u ile regüle edilen işlemler içinde en iyi bilinen ve üzerinde genişce çalışılan miyelinasyon’dur. Tüm genlerin ekspresyonu pratik olarak analiz edilmiştir. Yapısal proteinlerden proteolipid protein (% 50), myelin basic protein (% 30) ve myelin associated glikoprotein (% 1)’ini kodlayan genler en iyi tanımlanmıştır (88,89). Rat beyninde bu genlerin TH’una duyarlı oldukları dönem postnatal haftanın sonunda başlar, fakat regülasyonun zamanlaması kuvvetli bölgesel özelliklere sahiptir. Miyelinasyon dalgası kaudal bölgeden anterior bölgeye doğru ilerler, aynı şekilde TH’unun etkisi de aynı yolu izler. Bu yüzden, sıklıkla normal ve hipotiroid ratlar arasında myelin gen ekspresyonunun farklı olduğu farklı yaşlarda ve farklı bölgelerde daha belirgin hale gelir. Örneğin, hipotiroidik ratlarda normal ratlara göre postnatal yaklaşık 10 günde beyincik gibi kaudal bölgelerde miyelin mRNA ve proteinler azalır, korteks ve hipokampus gibi rostral bölgelerde farklılıklar postnatal 20 – 25. güne kadar devam eder (90). Tüm
vakalarda miyelin genlerin ekspresyonu tiroid hormon tedavisi yapılmasa da yaş ile normale gelmektedir. Myelin genleri erişkin bireylerde tiroid hormonlarına duyarsız hale gelirler. TH’nun myelinasyon işlemini nasıl hızlandırdığı tam olarak bilinmiyor ancak TH’unun primer etkisinin oligodendrosit farklılaşması üzerine olduğu bilinmektedir. TH’u in vivo ortamda diferansiye oligodendrositlerin birikimini desteklemektedir (91). Gerçekten TH’u in vitro ortamda oligodendrosit prekürsörlerinin farklılaşmasını proliferasyonu engelleyerek sağlar. Bu, oligodendrosit prekürsörlerinin farklılaşmasının kontrolü intrensek zamanlama mekanizmasının ekstrasellüler regülasyonunun bir parçasıdır (92). Bu etki muhtemelen transkripsiyon faktör E2F1’in inhibisyonu ile olmaktadır (93). Her ne kadar TH’unun oligodendrosit farklılaşmasındaki kontrolünde TRbeta’nın önemli bir rolü olduğunu bildirilse de, en son çalışmalar TRa1- deficient hayvanlarda ilgili resptörün TRalfa1 olduğunu göstermektedir (94,95).
Bu verilerin ışığında TH’unun myelinasyon üzerindeki esas etkisinin oligodendrositlerin farklılaşması seviyesinde olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu TH’unun in vivo ortamda da muhtemelen myelinasyon üzerine ek diğer etkilerinin olmadığı anlamına gelmez. Örneğin hipotiroidik ratlarda normale göre myelinize aksonların sayısı daha düşüktür, fakat myelinize hale gelmiş aksonların görünümü normal sayıda myelin tabakası olduğu şeklindedir. TH’u akson matürasyonunu ve akson çapını artırarak dolaylı olarak myelinize akson oranını artırmaktadır (95).
4.5.5. Tiroid Hormonu Tarafından Hücre Migrasyonunun ( Göçünün) Kontrolü
TH’nun hücre göçünde önemli etkileri vardır. Başlıca etkileri beyin korteksinin ve beyinciğin gelişimidir. TH’unun eksikliğinde hücre migrasyonundaki bozukluklar sonucu beyin korteksinde kortikal tabakalar daha az belirginleşir. Berbel ve ark. (96) tarafından, korteksin gelişmesi esnasında oluşan nöronların hipotiroidide kaybolduğu gösterilmiştir. Kontrlateral korteksin değişik tabakalarına yansıyan interhemisferik bağlantı olayı TH eksikliğine oldukça duyarlıdır. Çünkü embriyonik dönemin 12–15. günlerinde anne ratda geçici hipotiroidi oluşması fetusun 40. gününde araştırıldığı zaman audiojenik nöbet gibi hipokampus ve neokorteks hücrelerinde anlamlı kayba yol açtığı gösterilmiştir (96). Buna ek olarak, beyin korteks gelişiminin TH yokluğuna duyarlı olduğunu
göstermek için Auso ve ark. (97) tarafından yapılan çalışma maternal hormonların önemini somut olarak ortaya koymuştur.
Bu yüzden TH’u fetal dönemde beyin korteksinde ve postnatal dönemde beyincikte nöronal hücre migrasyonunu etkiler. Hangi mekanizmalar ile TH’unun migrasyonu etkilediği tam olarak bilinmemektedir. Ancak migrasyon için gerekli bazı moleküller TH’unun kontrolü altındadır. Maternal hipotiroidizmde radial glianın (neokorteks ve hipokampusta radial migrasyonun oluştuğu yol) olgunlaşması değişir (98). Migrasyonda görev alan moleküller arasında olan ve beyin ve beyincikte bulunan Reelin TH’unun kontrolü altındadır (11). Migrasyonda önemli rol oynayan Reelin, beyin korteks tabakası I ve hipokampustaki Cajal – Retzius hücreleri (99) ve beyincikteki granüler hücreleri tarafından salgılanan ekstrasellüler bir moleküldür. Başlıca görevi göç eden nöronlara ne zaman duracaklarının sinyalini vermektir. Reelinin aktivitesi, ventriküler tabakada yeni oluşan nöronların korteks yüzeyinde daha önceden oluşan hücreleri korteksin iç tabakasına yerleştirirken oluşan beyin korteks gelişiminin iç – dış şekli için gereklidir (99).
Diğer ekstrasellüler matriks proteinleri ve adezyon molekülleri TH’unun nöron migrasyonu üzerine olan bazı etkilerine aracılık edebilirler. Bunlar Tenascin C, laminin, L1, ve NCAM’dır. Bu proteinler TH’u ile down regülasyona uğrarlar, böylece hipotiroidik hayvanlarda konsantrasyonları artar. Genelde bu proteinler fetal nöral dokuda yüksek konsantrasyonda bulunurlar ve doğumdan sonra postnatal dönemde progresif olarak azalırlar. TH’unun yokluğunda bu proteinlerin konsantrasyonlarındaki azalma gecikir. TH’unun kontrolü sadece hücre migrasyonu ile sınırlı olmayabilir. Bu moleküller gelişen beyinin değişik süreçlerinde rol alıyor olabilirler (9,10,100).
4.5.6. Tiroid Hormonu Tarafından Nöral Hücre Farklılaşmasının Kontrolü
TH’unun nöral hücre farklılaşması üzerine olan etkilerinin nükleer reseptör yoluyla olduğu düşünülmektedir, fakat cevap oluşturan genler tam olarak tanımlanmamıştır. TH’u terminal hücre diferasyonunda rolü olan birçok proteinlerin, hücre siklusunu ayarlayan proteinler, sitoskeletal proteinler,
nörotrofinler ve nörotrofin reseptörleri, ekstrasellüler matriks proteinleri gibi, ekspresyonunu kontrol eder (88).
Hücre siklusu regülatuarları arasında, TH’u E2F1, p53, siklinler ve sikline bağımlı kinaz inhibitörlerinin ekspresyonunu düzenler, fakat in vivo regülasyonun bölgesel ve temporal formları sellüler tipler gibi bilinmemektedir (101).
Sitoskeleton, nöral hücrelerin şeklini belirler ve nöronlardaki mikrotübüller, mikroflamentler ve nörofilamentler veya nonnöral hücrelerdeki orta filamentler’den meydana gelir. TH’unun sitoskeleton komponentlerin ekspresyonu üzerine etkisi, hormonun morfolojik farklılaşma ve aksonal ve dendritik gelişme üzerine önemli bir mediatörüdür. TH’u alfa1 ve alfa2 gibi down-regüle edilmiş ve beta4 gibi up-regüle edilmiş (102) kodlama proteinlerin ekspresyonunu düzenler. Bazı Microtubule-Associated Proteinler (MAP) de ayrıca TH’unun kontrolü altındadırlar, fakat bu posttranskripsiyonel seviyededir. Örneğin MAP2, Purkinje hücre dendritik ağacın protein dağılımı seviyesinde düzenlenmektedir (103).
Oligodendrositler haricinde glial hücrelerin farklılaşmasıda TH’unun etkisi altındadır. TH’u ayrıca mikroglial hücrelerin sayısını ve differansiyonunu arttırır (104). Bu hücreler TR alfa1 ve TR beta1 izoformlarını ekpresse ederler, fakat ilginç olarak TRalfa2’i ekpresse etmezler. Astrositlerin in vivo ve in vitro differansiyonu TH’undan etkilenir, bu da beyinin çeşitli bölgelerinde glial fibriller asidik protein ve Vimentinin (105) ekspresyonunu ve beyincikte golgi epitelyal hücrelerin matürasyonunu (106) arttırır. Yukarıda belirtildiği gibi TH’u in vivo astroglial genlerin ekspresyonunu etkiler. Bu genler aksonal sinir paketlerinin ve nöronal migrasyon ve diferansiyonda ek rolü olan Tenascin C’yi (10), Laminin’i (100), ve L1’i (6) kodlar. TH’unun astroglial differasyon üzerine olan etkilerinin astrositlerdeki T3 nükleer reseptörler üzerinden olup olmadığı açık değildir, çünkü astroglial hücrelerde bu çeşit reseptörlerin mevcudiyeti tartışmalıdır ( 107).
4.5.7. Tiroid Hormonu Tarafından Hücre Sinyalizasyonunun Regülasyonu
TH’u beyinde hücre sinyalizasyonunu birçok genin ekspresyonunu kontrol ederek sağlar. İntrasellüler sinyalizasyonda direkt rol alan bazı proteinler de TH’unun direkt kontrolü altındadırlar. Bu proteinlerden birisi de Neurogranin’dir
(RC3). RC3, protein kinaz C substratıdır ve calmodulin’e nonfosforile ortamda ve düşük Ca+2 konsantrasyonunda bağlanır. Bu biyokimyasal özellikler RC3’ü intrasellüler Ca+2 konsantrasyonu ve protein kinaz C (PKC) aktivitesindeki değişikliklere cevap olarak serbest calmodulin konsantrasyonlarını kontrol etmek için iyi bir aday yapmaktadır (88,108). RC3’ün postsinaptik nöronlardaki reseptörlere glutamatın bağlanmasıyla tetiklenen olaylarda rol oynadığı düşünülmektedir. Kalsiyumun hücre içine girmesi ve PKC’nin aktivasyonu RC3 fosforilasyonuna ve RC3’e bağlı calmodulin’in açığa çıkmasına neden olur. Serbest calmodulin, calmodulin hedeflerinin (calmodulin kinaz II, nitrik oksit sentetaz) aktivasyonu için daha yararlıdır. Hücre içi kalsiyumun artışına katkıda bulunan diğer mekanizmalar voltaj bağımlı kalsiyum kanallarının aktivasyonu ve inositol trifosfat tarafından mitokondrial kalsiyumun açığa çıkmasıdır. RC3, moleküler mekanizmalara katkıda bulunur. Hafızanın fizyolojik substratlarından birisidir (109). Gelişmekte olan ratlarda, farelerde ve keçilerde RC3 mRNA ve protein TH’unun kontrolü altındadır. TH’u RC3 ekspresyonunun kısıtlı bölgesel kontrolünü sağlar. Bu yüzden, beyinin birçok alanında expresse edilmesine rağmen, TH’una sadece retrosplenial ve serebral korteksin 6. tabakasında, caudate ve dentat girus’da duyarlıdır. (110).
4.6. Hücre Adezyon Molekülleri
Hücre adezyon molekülleri (Cell adhesion molecules: CAM), birçok hücrenin yüzeyinden salınan glikoprotein moleküllerinden oluşan yapılardır. Bunlar hücrelerin birbirlerine, endotel hücrelerine veya ekstrasellüler matrikse bağlanmalarını sağlayan yüzey proteinleridir. Yapılan çalışmalar adezyon moleküllerinin homofilik ve heterofilik mekanizmalar ile hücre ve hücre-substrat gibi farklı bağlantılar oluşturduğunu göstermiştir (111). Moleküler biyoloji çalışmalarında transmembran düzeyinde birçok hücre adezyon molekülü bulunmuştur. Bunlar integrin, kadherin, selektin ve immünoglobülin süper ailesidir (112).
İntegrinler hücresel matriks proteinleriyle etkileşim halinde olan bir protein ailesidir. İntegrin fonksiyonunun bozulması erişkin ratlarda hipokampusun CA1 bölgesindeki Long Term Potentiation’nin (LTP) bozulmasına sebep olmaktadır (113). İntegrinler ayrıca motor sinir terminallerinde serbest kalan
nörotransmitterin artmasını uyaran güç demek olan kısa dönem sinaptik plastisitesine de katkıda bulunmaktadır (114). Son çalışmalarda tirozin kinaz sinyallerini etkilediği bulunan integrin-associated proteinin (IAP) ratlarda hafıza performansını etkilediği tespit edilmiştir (115,116).
Kadherinler hücre tanınmasında ve gelişme esnasındaki bağlantılarda önemli bir rol oynadığı bilinen protein ailesidir. Kadherinler erişkinlerde hipokampus ve ön beyinde eksprese edilirler ve sinaptik kısımlarda lokalize olurlar (117-120). Kadherinlerin sinaptik lokalizasyonda yer alması sinaptik plastisitede potansiyel bir rolünün olduğunu göstermektir. Kadherin fonksiyonunun engellenmesi temel sinaptik özelliklere etki etmeksizin sadece LTP’ yi etkilemektedir (121).
Aktive immünoglobülinler (Ig) yaklaşık olarak 100 aminoasit içeren iki beta tabakasından oluşmuştur. Ig homolog ünitesi; sabit (C1-set, C2-set), değişken (V-set) ile intermediate (I-set) kısımlardan oluşur (112,122). Bunlar hücre içindeki iskelet sistemine bağlanan tek geçişli transmembran glikoproteinlerdir.
Bazı çalışmalarda Ig familyasının hem sinaptogenez hem de sinaptik plastisiteye katıldığı bildirilmiştir (123,124). Ig süper ailesi üyeleri tarafından aracılık edilen hücre-hücre bağlantıları sadece nöronlar arasında değil aynı zamanda nöronlarla glialar arasında da bulunabilir. Nöronlarla glialar arasındaki bağlantılar sinaptik düzenlemelere de ayrıca katılabilmektedir (125,126).
Hücre adezyon molekülleri hücre dışı matriks komponentlerinin yanı sıra hücrelerle diğer hücrelerin arasındaki bağlantılara aracılık ederler ve böylelikle sinaptik plastisitedeki değişiklikleri etkilerler. Hücre adezyon moleküllerinin nöron gelişmesinin dahil olduğu ilk etaptaki hücresel cevaplarda hücreler arası sinyal transdüksiyon akımını aktive ettiği de gözlemlenmiştir (127). Ayrıca belirli CAM’ların ekspresyonları nöronal aktiviteyle etkilenebilir (128). CAM’lar hücre içi ve dışı sinyallere aracılık ederler. CAM’ın gelişme esnasında nöronal bağlantıların formasyonu için önemli olduğu ve son zamanlarda yapılan çalışmalarla nöronal CAM’ın sinaptik plastisiteye katıldığı öne sürülmüştür (129-131).
Nöral hücre adezyon molekülleri (NCAM) iyi bilinen hücre adezyon moleküllerinden biridir (132). NCAM da immünoglobulin süper ailesi içinde yer
alan protein yapılardır. NCAM molekülü N terminaline özgü 5 adet C2 bölgesi içerir. NCAM yapılarının extrasellüler kısmına tutunmuş uçlarında 5 adet Ig bölgesi (Ig-I) ve 2 adet fibronektin homolog bölgesi (Fn-III) içermektedir (Şekil.4.2) (122). 5 Ig bölgesi de polisialik asit (PSA) içeren bölgelere sahiptir. Bu bölgeler hafıza ve öğrenmede önemli roller üstlenir. NCAM salınımı sadece sinir sisteminde değil, ayrıca beyin omurilik sıvısı (BOS), amniyon sıvısı, plazma, kalp kası ve çizgili kas gibi yapılarda da bulunur. NCAM ekspresyonunun kalbin innervasyonu ve morfogenesizin dahil olduğu çoğu morfogenetik olayda önemli bir rol oynadığı tespit edilmiştir (133-135). NCAM’ın yüksek seviyeleri mizaç bozukluğu, şizofrenli hastaların beyin-omurilik sıvısında kimyasal beyin tahribi durumunda gözlemlenmiştir (14,136). Bu yüzden NCAM’ın beyin patolojisi ve plastisitesinde önemli bir rol oynadığı düşünülmektedir (137). Bu moleküller ayrıca hücresel göç, aksonal gelişme, sinaptik plastisite ve çevresel aksonların rejenerasyonuna katılırlar (138-141). NCAM sadece merkezi sinir sisteminde yapısal organizasyona katılmaz aynı zamanda erişkin beyinde sinaptik modifikasyonlara da katılır. Bunlara ek olarak periferal sinirlerin çıkarılmasından sonra NCAM ekspresyonunun yükseldiği gözlemlenmiş ve bu da NCAM’ın rejenerasyona katkıda bulunabildiği düşüncesini ortaya koymuştur (142-144).
4.6.1. Sinir Hücresi Adezyon Moleküllerinin Yapısı ve Özellikleri NCAM nöronal plastisitede sinaps oluşumuna katılan moleküllerin başında gelir. NCAM’ın hücre-hücre ve hücre-matriks etkileşimleri ile nöron gelişmesini arttırmada düzenleyici olarak hareket eden yüzey glikoproteinleri olduğu bilinmektedir (145-148). Farklı bağlantılarla oluşmuş beyinde molekül ağırlıkları 120, 140, 180 kDa olan 3 major NCAM izoformu bulunmuştur (122,149). Bunlardan NCAM-180 ve NCAM-140 formları hücre dışından hücre içine doğru COOH zincirleri ile uzanmış transmembran proteinleri iken, NCAM-120 sadece hücre membranına kadar uzanır. NCAM-120 molekülü ise glikosilfosfatidil inositol (GFİ) vasıtasıyla membrana tutunurlar ve sitoplazmada ilerlerler. Aynı şekilde tüm NCAM yapılarının ekstrasellüler kısmına tutunmuş uçlarında 5 adet Ig bölgesi (Ig-I) ve 2 adet fibronektin homolog bölgesi (Fn-III) içermektedir (Şekil.4.2) (122).
Şekil.4.2: Üç major NCAM izotipinin genel yapıları (122).
Bu protein yapılar güçlü bir şekilde sinir sisteminden bolca üretilirler (150). Aşırı NCAM ekspresyonu fonksiyonel değişiklik olmaksızın nöromusküler sinapsların yapı ve büyüklüğünde artışa neden olmaktadır (151). NCAM hücre membranına bağlandıktan sonra transmembran sinyalini ortaya çıkarır. Böylece NCAM’lar adezyonu diğer hücrelerle aracı olarak ve ekstrasellüler matrikste veya aktive intrasellüler sinyal yollarında görev alarak yaparlar (122,150). Kısaca hücresel cevaplarda hücreler arası sinyal transdüksiyon akımını aktive ederler.
Ekstrasellüler kısmıyla NCAM hem homofilik hem de heterofilik cis ve trans etkileşimlerine aracılık eder. Bu yapının NCAM tarafından transsellüler homofilik tanımaya aracılık edebilen antiparalel dimerlerden şekillenen bir aksi form olabileceğini ifade etmektedir. Fakat molekül ekstrasellüler matriks sayısına ve heterofilik etkileşimler arasındaki diğer hücre adezyon moleküllerine bağlı olabilir (151).
Sonuç olarak NCAM homofilik ve heterofilik interaksiyonlar ile hücre adezyonunu idare eder (122). Homofilik aktivasyon Ca+2’dan bağımsız bir mekanizma ile olurken, NCAM veya NCAM antikorlarının belli nöral hücrelerde intrasellüler Ca+2 artışına neden olduğu gösterilmiştir (122,152). Bu bağlanmada
iki NCAM molekülünün Ig5 modülü ve Ig3 modülü arasında resiprokal bir etkileşim olduğu düşünülmektedir (Şekil.4.3) (116).
Şekil.4.3: Homofilik NCAM moleküllerinin polisializasyonu, homofilik bağlanma ile PSA-NCAM kompleksinin oluşması (116).
NCAM ekspresyonu bazı önemli özel dokularda değişik şekillerde kendini gösterir. Tüm NCAM izoformları insanda 11., ratlarda 8. ve farede 9. kromozomda bulunan tek bir gen ile kodlanmaktadır. Fakat alternatif bağlantılar ve translasyon sonrası modifikasyonlarla farklı izoformları üretilebilir (153).
4.6.2. Öğrenme ve Hafızanın Şekillenmesinde Nöral Hücre Adezyon Moleküllerinin Rolü
Yapılan son çalışmalarda hipokampal mossy fiber sistemde NCAM ve PSA salınımının farelerde ayrıntılı analizinde, NCAM salınımı sadece nöronal regülasyon için önemli değil; ayrıca göç (migrasyon) gibi yapısal değişiklikler, aksonal büyüme ve fasikülasyon ile plastisite aktivitesi içinde gerekli olduğu gösterilmiştir (111).
Öğrenme üzerine NCAM’ın katılımının daha fazla kanıtı NCAM antikorlarının intraventriküler enjeksiyonu ile ratlarda, enjeksiyondan 6-8 saat sonra öğrenme ve uzun dönem hafızaya zarar verdiği, 48 saat sonra yapılan pasif sakınma cevabı testi ile gösterilmiştir (154). Aynı deneysel çalışma tavuklarda da yapılmış ve hafıza kaybına neden olmuştur (155). Aynı şekilde NCAM’dan
Morris water maze testlerinde öğrenmelerinde geri kalmalar olduğu tespit edilmiştir (111,156). Bununla beraber öğrenmedeki bu yetersizliğin neden kaynaklandığı bilinmemektedir. NCAM’ın posttranslasyonel modifikasyonunda öğrenme ile ilgili değişiklikler gözlemlenmiştir.
NCAM sadece gelişme esnasında merkezi sinir sisteminin yapısal organizasyonuna katkıda bulunmaz, aynı zamanda beyindeki tahrip olmuş sinaptik modifikasyonlara da yardımcı olur. Bu nedenle NCAM salınımının, özellikle PSA-NCAM’ın öğrenmenin ve uzun dönem hafızanın oluşumunda önemli bir rolü olduğu düşünülmektedir (157).
4.7. Sinaptik Plastisite
Plastisite sinir hücrelerinin içinde bulundukları patolojik duruma göre kendilerini ayarlamaları anlamına gelmektedir. Nöral plastisite; sinir hücrelerinin özelliklerinin değişim yeteneği örneğin yeni bir sinapsis yapması veya mevcut sinapslardaki uzunluğun değişimi gibi hadiseleri içermektedir.
Sinir sisteminin gelişmesi nöronal döngüyü oluşturmak için yol gösteren sinaptik bağların yeniden oluşmasının devam ettirilmesiyle karakterize edilir. Erişkinlerde sinaptik plastisite, öğrenme ve hafıza oluşumu gibi fizyolojik ve patolojik şartların tanımlanması ve nöronal döngünün tamamlanması şeklindedir (158). Nöral hücre adezyon molekülleri ve onun polisiale olmuş formunun (PSA-NCAM) nöronal plastisite ve sinapslarda önemli bir rol oynadığı bilinmektedir (159).
Nöronal plastisite beyin fonksiyonlarından öğrenme ve hafıza formasyonunda önemli görevler alır (160). Kortikal nöronların farklılaşması ve iyileşme için, sinaptik plastisitenin aktivite artışı için PSA-NCAM’ın güçlü bir şekilde salınımı gereklidir. Kortikal haritaların yeniden organizasyonunun temelini oluşturan mekanizmaları fonksiyonel iyileşmeler ile birleştirirler. Burada NCAM ve PSA-NCAM gibi birçok molekül rol oynamaktadır (152).
Çözünebilen NCAM tipleri beyinde, beyin omurilik sıvısında ve plazmada bulunur (122,161). NCAM hücre migrasyonunu, nöron uzanımını ve fasikülasyonunu etkileyerek beyinde sinapsların oluşumunda olası rol oynarlar. Ayrıca NCAM’ın etkisinin bloke edildiği farelerde olfaktor bulbusun ve hipokampustaki mossy fiber sistemin gelişiminin geri kaldığı gösterilmiştir (122).
Bu nedenle NCAM molekülleri beynin gelişmesi esnasında Merkezi Sinir Sisteminin yapısal organizasyonuna girerken, olgun beyinde ise sinapsların yeniden oluşum ve düzenlenmesine katılmaktadırlar. Bu moleküllerin sinaptik plastisite dışında hücre göçü, aksonal büyüme, periferal aksonların yenilenmesinde de görev aldıkları düşünülmektedir (111).
4.7.1. Sinaptik Plastisite ve PSA-NCAM
NCAM formları içinde sinaptik plastisitede rol alan en önemli molekül PSA-NCAM’dır (122). PSA, alfa-2-8-linked sialik asit artıklarının uzun homopolimerazıdır (111). NCAM izoformlarının % 30’unu PSA oluşturmaktadır. Bu nedenle PSA-NCAM terimi sıklıkla kullanılmaktadır. PSA’nın buradaki rolü karşılıklı membranlar arasındaki adezyonların kolaylıkla yapılmasını sağlamaktır. Polisialize olmuş yapı NCAM’ın adhezif etkilerini artırmaktadır (111,162).
Sinaptik plastisite ve nöronal aktiviteye bağlı nörogenezis olayında önemli rol alan PSA-NCAM’ın, özellikle beyinin belli bölgelerinde düzeylerinin artmış olduğu gözlenmiştir. Bu bölgeler hipokampal formasyonda rol alan olfaktor sistem ve dentat girustur (163-166). Yaşa bağlı olarak ortaya çıkan hafıza bozuklukları hipokampal plastisitedeki azalma ile birliktedir. MSS’nin oluşumunda NCAM’ın polisialize olmamış hali rol alırken, gelişimi sırasında PSA-NCAM bolca sentezlenir. Kemirgenlerde hipokampal formasyonda, yeni oluşan nöronların farklılaşma ve matürasyonunda da PSA-NCAM salınımının aktif rol aldığı gösterilmiştir (145,165).
Kafa travması sonrası fonksiyonel iyileşme ve tamirde, nöronal bağlantıların yapı ve fonksiyonel plastisitesinde de PSA-NCAM görev alır (152). PSA-NCAM’ın güçlü bir şekilde salınımı beyin yapılarında göze çarpan doku reorganizasyonunda ve plastisitede önemli roller üstlenir. NCAM polisializasyonunun artışı yetişkin ratlarda, hem pasif kaçınma cevabının öğrenilmesinden sonra ve hem de Morris’in su tankı testinde (Morris water maze) uzaysal öğrenmeden sonra gösterilmiştir (167,168). Bu artış ratların dentat girusunun granül hücrelerinde tespit edilmiştir. Başka bir çalışmada polisializasyondaki bu yükselme hipokampal oluşumda dişli granül hücrelerinin bulunduğu yerde ve öğrenmeye katılan kortikohipokampaldan şekillenebilen entorhinal korteksteki nöronlarda lokalize olmuşlardır (111,169). NCAM
polisializasyonunun artışı aynı şekilde öğrenmeye katılan kortikohipokampal yolda PSA-NCAM salınımını da aktive etmektedir (167).
Genellikle uzun dönem hafızanın oluşmasındaki yapısal değişikliklerin nöronal bağlantılarla oluştuğuna inanılmaktadır. Uzun dönem hafızanın oluşmasında ve öğrenmede NCAM’ın rolü ile ilgili son zamanlarda ciddi çalışmalar yapılmıştır (157). Öğrenme ve hafızanın oluşumunda temel mekanizma olan sinaptik plastisiteye NCAM moleküllerinin aracılık ettikleri bilinmektedir (157,170). Öğrenme sürecinde nöronal bağlantılarda yapısal değişikliklerin oluşması uzun dönem hafızanın yerleşmesini sağlar. Bu nöronal bağlantı ve yeniden organizasyon işleminde NCAM molekülleri çok önemli görevler üstlenir (171). Kısaca; PSA-NCAM’ın artışı ile adhezyon hücrelerinde azalmaya ve nöron uyarılmasında artışa neden olmaktadır. Nörogenezisin indüklenmesi ile hipokampal formasyon artmakta, öğrenme ve hafıza işlemleri de olumlu etkilenmektedir. Sonuçta polisialize olmuş NCAM, uzun dönem hafızanın (depo hafızanın) kurulması esnasında nöronal bağlantıların yapısal modellerinin yeniden oluşumuna katkıda bulunurlar (172).
4.7.2. Sinaptik Plastisite ve LTP
LTP (Long Term Potentiation) ve LTD (Long Term Depression) gibi mekanizmalar kortikal reorganizasyon haritalarının temelini oluşturduğu kabul edilmektedir. Bunların beyinde bilgi depolamanın hücresel temelini oluşturduğuna inanılmaktadır (152). PSA-NCAM’ın presinaptik plastisiteye spesifik katkıları olduğu bilinmektedir, bu olay LTP olarak adlandırılır (111).
Yetişkinlerde öğrenme ve hafızaya alma olaylarında rol oynayan nöronal plastisitenin NCAM molekülleri tarafından sağlandığı artık bilinmektedir (172,173). Sinaptik plastisitenin bir ifadesi olan hafızanın oluşumunda NCAM’ın rolünü anlamak için hipokampusta mossy fiber sinapsta LTP uyarısı kullanılır (111). LTP in vivo ve in vitro şartlarda hipokampal sinir liflerinin yüksek sıklıktaki uyarıları ile uyarılabilen sinaptik geçişlerdeki uzun süren bir yükselmedir. LTP öğrenme ile çoğu özellikleri paylaşır. Hafıza ve öğrenmede sinaptik değişiklikleri kontrol ettiği sanılan moleküler mekanizmaları anlamada ve tespit etmede artık yaygın olarak LTP ölçümü kullanılmaktadır. Sinaptik plastisite ve LTP formasyonu hipokampal dilimde bulunan datalar ile hazırlanır (174).
Bir uygulamada in vitro şartlarda lokal NCAM antikorlarının ratların hipokampal kesitlerindeki CA1 bölgelerine enjeksiyonu ile LTP’nin devamlılığını ve uyarısını engellediği gösterilmiştir (174).
Sinir sisteminin gelişimi sırasında oluşan sinaptik değişiklikler, sinaptik plastisitenin de kapasitesinde değişikliklere neden olur. Tanımlanan bu kapasite hatırlama ve öğrenme yeteneğinde önemli rol oynar. Erişkinlerde bu olay öğrenme ve hafıza oluşumu gibi fizyolojik ve patolojik şartların tanımlanması ve nöronal döngünün tamamlanması şeklindedir (175).
4.8. Hipokampus
Hipokampus, serebral korteksin değişik bir tipinden oluşan uzunca bir yapıdır. Gerçekte, temporal lob korteksin bir bölümünün, yan ventrikülünün ventral yüzünü oluşturmak üzere içeriye doğru katlanmasından ibarettir. Hipokampusun bir ucu amigdaloid nükleuslara dayanır, kenarlarından biriyle de temporal lobun ventromedial korteksi olan parahipokampal girusla kaynaşır (176). Hipokampusun, serabral korteks bölümlerinin çoğu ile olduğu kadar, limbik sistemin temel yapıları olan amigdaloid, hipotalamus, septum ve korpus mamillare ile de sayısız bağlantısı vardır. Hemen her tip duyusal algı, anında hipokampusun çeşitli bölümlerinin aktivasyonuna neden olur ve hipokampus bir çok çıkış sinyallerini, hipotalamus ve limbik sistemin öteki bölümlerine dağıtır, özellikle en büyük çıkış yollarından biri fornikse gider. Böylece hipokampus da, amigdaller gibi duysal giriş sinyallerinin uygun limbik reaksiyonları doğuracak ek bir kanaldır (176).
Hipokampusun bir başka özelliği de, çok zayıf elektriksel uyaranların, stimülasyonu kesildikten sonra saniyelerce devam eden lokal epileptik nöbetler meydana getirmesidir. Bu durum, hipokampusun normal fonksiyon durumlarında bile uzun süren sinyaller verebileceğini düşündürmektedir (177). Hipokampal epilepsi sırasında kişi çeşitli psikosomatik etkiler algılamaktadır. Bunlar arasında; koklama, görme, işitme, dokunma ve başka tipte halüsinasyonlar bulunur. Kişi bilincini kaybetmese ve bu halüsinasyonların gerçek dışı olduğunu bilse bile, bunları bastıramaz, kontrol edemez. Hipokampusun bu aşırı duyarlılığının nedenlerinden biri belki de, beynin başka bölgelerindeki korteksten farklı olarak
altı tabaka yerine ancak üç normal tabakası olan bir korteks tipinde olmasıdır (176).
Hipokampus, epilepsinin tedavisi amacıyla birkaç vakada cerrahi olarak çıkarılmıştır. Bu şahıslar daha önce öğrenmiş oldukları aktivitelerin çoğunu yeterli bir şekilde yapabilirler. Bununla beraber hemen hemen yeniden hiçbir şey öğrenemezler. Gerçekten kendileriyle her gün birlikte olan kişilerin bile isimlerini veya yüzlerini öğrenemezler. Ancak bir an için ya da aktiviteleri sırasında ne olduğunu hatırlayabilirler. Böylece, yalnız kısa süreli primer bellekleri vardır. Bunlarda uzun süreli sekonder bellek oluşturma yetenekleri tamamen ya da büyük ölçüde ortadan kalkmıştır. Bu durum anterograd amnezi olarak isimlendirilmiştir. Hipokampusun bozulması, daha önce kazanılmış bellekte de bazı eksikliklere yol açar, yakın zamanlara ait bellek, uzak geçmişe göre biraz daha kuvvetlidir (177). Hipokampusun, kısa süreli belleğin uzun süreli belleğe çevirilmesine neden olan dürtüyü sağladığı ileri sürülmüştür. Yani bazı tip sinyalleri kalıcı deponun yer aldığı uzun süreli belleğin depo alanlarına taşır. Mekanizma ne olursa olsun, hipokampus olmadan, uzun süreli belleğin pekiştirilmesi mümkün olmamaktadır (178).
Öğrenme ve hafıza, limbik sistemde dahil olmak üzere, merkezi sinir sisteminin birçok bölgeleri ile ilgili kompleks fonksiyonlardır. Yeni edinilen bilgilerin depolanmasında hipokampusun önemli rolü olduğu bilinmektedir. Hipokampus’u etkileyen lezyonu olan hastalarda kısa süreli hafızanın uzun süreli hafızaya dönüştürülmediği gözlenmiştir. Lezyonun sol hipokampusta olduğu durumlarda daha çok sözel hafıza etkilenirken, sağda olduğu durumlarda ise görsel hafıza etkilenmektedir (179). Her türlü duyusal algı, anında hippokampusun çeşitli bölümlerini aktive eder. Korteks ile alt sinirsel oluşumlar arasında algılama, limbik sistem, soyut düşünme ve algılama, öğrenme, hafıza (bilgi depolama), uzaysal hafıza gibi verilerin aktarılmasında hem köprü hem de kavşak rolü oynar (180).
4.9. Öğrenme ve Bellek
Hayvanlara ve özellikle insana ait bir niteliktir ve davranışını deneyimlere göre değiştirebilme yeteneğidir. Öğrenme bunu gerçekleştirebilmek için bilgi
kazanabilme, bellek bu bilgiyi koruma ve depolamadır. Açıkça görüleceği gibi bu iki olay birbiri ile yakından ilişkilidir ve her ikisinin birlikte ele alınması gerekir. Fizyolojik bakış açısından bellek, net (eksplisit) ve gizli (implisit) olarak iki tipe ayrılabilir. Tanıma belleği veya deklaratif bellek olarak da adlandırılan net bellekte, bilinç eşleniktir ve hipokampus ile beyinin medial temporal loblarının diğer bölümlerinde depolamaya bağımlıdır. Olaylara (epizodik) ve sözcük, kural, dile ait (semantik) bellek olarak alt gruplara ayrılır. Gizli bellek uyanıklığı içermez ve buna varlığı anlaşılmayan veya refleksif bellek de denir. Bunun depolanması, en azından bazı durumlarda, hipokampusta işlemlemeyi içermez ve diğer şeylerin yanısıra, beceri, alışkanlık ve koşullu refleksleri kapsar. Öte yandan, bisiklet sürme gibi etkinlikler, tam olarak öğrenilinceye kadar başlangıçta tanıma belleği oluşturup daha sonra refleksif belleğe geçer (181).
Net bellek ile gizli belleğin çeşitli formları şunları içerir: 1) saniyeler ile dakikalar boyu süren, bu sırada hipotalamustaki veya başka yerlerdeki işlemlerin, kavşak etkinliğindeki uzun süreli değişikliğe dayandığı kısa süreli bellek, 2) belleğin yıllarca ve bazen yaşam boyu depolandığı uzun süreli bellek.
Kısa süreli bellek oluşumu sırasında anı kalıntıları travmalar ve çeşitli ilaçlarla bozulabilir, halbuki uzun süreli anı kalıntıları bozulmaya belirgin şekilde dirençlidir. Çalışan bellek, kişi bir bilgiye dayanan girişim planlarken bilgiyi hazır tutan kısa süreli bir bellek tipidir (181).
Gizli bellek, bir kez kazanıldıktan sonra bilinçsiz ve kendiliğinden gerçekleşir hale geçen beceri ve alışkanlıkları kapsar. Bu bellek, daha önce karşılaşmış olma sonucu sözcük veya cisimlerin tanınmasını kolaylaştıran durumu da içerir. Bunun bir örneği, ilk birkaç harfin söylenilmesi sonucu bir kelimenin daha kolay hatırlanmasıdır. Gizli belleğin diğer çeşitleri, asosiyatif olan ve olmayan formlara ayrılabilir. Asosiyatif olmayan öğrenmede organizma tek bir dürtü ile öğrenirken asosiyatif öğrenmede organizma bir dürtünün diğer dürtü ile olan ilişkisini öğrenir (181).
Alışkanlık (habitüasyon), nöral bir uyarının defalarca yinelendiği basit bir öğrenme şeklidir. Bir uyarı ilk kez uygulandığında, o canlı için yeni olup bir tepkime uyandırır. Bu uyarı yinelenecek olursa, giderek daha az elektriksel cevap oluşturur. En sonunda denek uyarana alışır ve buna aldırış etmez. Duyarlanma
(sensitizasyon) bir anlamda bunun tersi olan bir olaydır. Yinelenen uyaran, eğer hoş veya hoş olmayan bir başka uyaranla bir veya daha fazla birlikte verilirse daha büyük bir cevap meydana getirir. Uyaranların uyandırma değerinin benzeri yoğunlaşmasının insanda meydana geldiği bilinmektedir. Çeşitli tür gürültüler arasında uyuyan annenin bebeği ağlayınca hemen uyanması buna örnektir. Alışkanlık asosiyatif olmayan bir öğrenme örneğidir. Asosiyatif öğrenmenin klasik örneği koşullu reflekstir. Koşullu bir refleks, önceden cevap oluşturmayan veya çok hafif bir cevap oluşturan bir dürtüye karşı, bu dürtünün, bu cevabı normal olarak uyandıran bir diğer dürtüyle tekrar tekrar eşleştirilmesiyle kazanılan bir refleks cevaptır (181).
Bellekte kilit öge, seçilmiş kavşak bağlantıların gücünde değişiklik olmasıdır. En basit olanlar hariç bütün bellek biçimlerinde, bu değişiklik protein sentezini ve genlerin etkinleştirilmesini içerir. Bu olay, kısa süreli bellekten uzun süreli belleğe geçiş sırasında görülür. Hayvanlarda, her eğitim oturumunu izleyen beş dakika içinde anestezi uygulanır, elektroşok verilir veya protein sentezini bloke eden ilaç, antikor veya oligonükleotidler kullanılırsa, uzun süreli öğrenilmiş cevapların kazanılması önlenir. Bu girişimler, eğitim oturumlarından dört saat sonra yapılırsa kazanım üzerine herhangi bir etki görülmez. İnsanda bu olayların karşılığı, beyin sarsıntısı veya elektroşok tedavisinden hemen önce gerçekleşmiş olaylara ait belleğin yitimidir (181).
5. MATERYAL METOT 5.1. Deney Hayvanları
Deneylerde kullanılan Wistar-albino cinsi ratlar, Fırat Üniversitesi Deneysel Araştırma Merkezinden temin edildi. Ratlar havalandırma sistemi bulunan bir ortamda özel olarak hazırlanmış ve her gün altları temizlenen kafeslerde beslendi. Yemler, özel çelik kaplarda ve su da paslanmaz çelik bilyeli biberonlarda normal çeşme suyu olarak verildi. Deney hayvanları Elazığ Yem Fabrikasında özel olarak hazırlanan pelletler halindeki rat yemleriyle beslendi. Ratlara verilen yemin bileşiminde bulunan katkı maddeleri Tablo.5.1’de gösterilmiştir. Ratların deneysel uygulama yapılacak safhaya kadar bakımlarına bu şekilde devam edildi.
Tablo.5.1: Deney hayvanlarına verilen yemin bileşimi
Yem maddeleri Yüzdesi (%) Buğday Mısır Arpa Kepek Soya Küspesi Balık Unu E-Kemik unu Melas Tuz *Vitamin Karması **Mineral Karması 10 21 14 8 25 8 4 4 4 1 1
*Vitamin karması: Deney hayvanlarına verilen yemlerin vitamin karmasında A, D3, E, K, B1, B2, B6, B12 vitaminleri ile nikotinamid, folik asit, D-biotin ve kolin klorit bulunmaktadır.
**Mineral karması: Mangan, demir, çinko, bakır, iyot, kobalt, selenyum ve kalsiyumdan oluşmuştur.
5.2. Deneysel Uygulamalar
Deneysel çalışmalara başlamadan önce, çıkabilecek aksaklıkların asgariye indirilmesi amacıyla ön çalışma yapıldı. Deney hayvanlarının bulundukları
